印刷车间有机废气处理工程设计及运行探讨

2021-08-17孙飞

资源节约与环保 2021年7期

孙飞

（江苏雨田环境工程有限公司江苏宿迁 223800）

引言

印刷使用溶剂所产生的VOCs 有机废气排放量占总排放量的6%，有机废气主要来自印刷烘干油墨干燥箱散发的有机溶剂尾气及印刷单元周围溶剂型油墨自然挥发的有机废气。印刷车间存在多种低浓度有机污染物，这些有机污染物主要来自印刷产生的溶剂型油墨所致。油墨在印刷高温中，会释放出大量苯类污染物，以及醇类污染物，乙酸乙酯、乙酸丁酯等等。印刷车间生产作业多为流水式，印刷设备及承印材料相对运动使印刷车间有机废气扩散传质、对流传质，质量传递时，热量也会发生传递及变化，易受到风速及室温影响。

目前，印刷行业VOCs 有机废气治理技术主要包括消除法和回收法两大类。其中，消除法处理有机废气，是利用化学反应或生物工艺技术，将有机污染物中的挥发性物质通过相应工艺技术转化为无毒无害物质二氧化碳、水，又包括光催化法、生物法和燃烧法；后者是指在一定压力、温度条件下，利用相关技术将有机废气中的污染物进行分离，进一步回收利用。回收法处理印刷有机污染物包括冷凝法，吸收工艺，以及吸附法等等。由于印刷企业有机废气自身排放特点，常需要与其他工艺技术联合应用，才可达到预期效果。

表1 VOCs废气处理技术对比

1 案例概况

某印刷包装企业，现有2 个车间从事印刷、烘干工艺，3 台包装材料印刷机，主要废气为油墨烘干散发的有机废气。排放的废气应满足（GB16297-1996）二级标准。此外，对于印刷等特殊场所有害职业人员健康的，对其相关危害接触限值及排放标准都有明确规定，也对VOCs 有机废气排放有了更为严格要求（见表2）。

表2 印刷车间有机废气接触限值及排放浓度标准

1.1 废气处理工艺

该工艺设备主要包括冷却器、催化反应器、排风机、活性炭吸附器、控制系统、脱附风机、管道等组件。印刷厂在其生产作业过程中产生的油墨、有机溶剂，在烘干、印刷过程中产生大量VOCs 有机废气。

对此，要进行综合经济环境效益评价，是否存在二次污染，等等，选用“预处理+深度处理”净化生产有机废气。其中，预处理选用“冷却+中效”过滤工艺，将VOCs 中的颗粒物进行净化、过滤，并进一步降温处理。“活性炭+催化燃烧”一体深度处理工艺，进一步净化VOCs 有机化合物。

1.2 主要工艺参数

（1）活性炭吸附器。固定床活性炭吸附作为本次研究项目的设备选型。据测，项目中所用活性炭粒径0.15-0.95mm。装填厚度0.8-1.2m，废气经吸附器流速为0.5m/s，经停时间为3s。VOCs 有机废气含苯类物，有机废气的混合浓度经监测达到122mg/m3，所产生的主要废气量为35500m3/h。利用活性炭吸附器吸附有机废气的时间约为9h/d，活性炭吸附器的再生周期为12d 左右。

（2）催化燃烧装置。印刷包装企业处理有机废气选用的催化燃烧装置为方形截面结构，包括了电热启动器、催化床设备以及控制温度器，其长度：当量=0.5-1.5。进气浓度为原始有机废气浓度的8 倍，空速45000m3/h，入口温度350℃左右，总烃质量浓度1200-2800mg/m3，有机废气中的苯质量浓度为30-150mg/m3，甲苯及二甲苯质量共计10-70mg/m3。

1.3 主要设备参数

（1）设备：2 台中效过滤器，3 台活性炭吸附器，冷却器1 台，催化燃烧器1 台。（2）风量：41000m3/h。（3）温度：常温。（4）介质：非甲烷总烃，颗粒物。（5）浓度：≤120mg/m3。（6）净化效率：＞86%。（7）压力：使用设备的终压力≤1200Pa。（8）电压：380v。（9）总功率/运行功率：200kW/108kW。（10）引风机型号：4-72No12D（960r/min，37kW，1 台）。（11）面积：使用设备的最小占地面积9.0m×5.0m。

2 工艺特点及运行效果

2.1 系统特点

（1）VOCs 废气收集系统。有机废气收集口、收集管道，挡风帘，控制废气浓度及风量。集气罩用以收集VOCs 有机废气，流经废气收集管道进入废气处理系统。

（2）预处理工艺系统。结合有机废气的处理特点和要求，设置预处理条件。进气温度实测为130℃，大于常规吸附材料工况温度，先降温处理，使进入吸附器前的进气温度达到常温状态。经一级净化装置处理及中效过滤后，约有50%左右的废气凝结为液态或雾气净化，剩余VOCs 有机废气经中效过滤袋，有效去除其中的颗粒物。由于中效过滤袋结构简单，易操作，且成本低，运行能耗小。

（3）深度处理工艺系统。中效过滤器过滤有机废气，剩余的仅为有机污染物，再经活性炭吸附器净化排放。该活性炭吸附器选用成型活性炭，抗腐蚀强、耐高速气流冲击，具有很强的稳定性，可以去除90%左右的有机污染物。

2.2 调试及运行效果

根据《空气与废气监测分析方法》的相关规定和要求，对该印刷车间VOCs 有机废气处理后进行正常运行监测，达到了污染物排放标准和要求，且苯净化率95%、甲苯净化率91%、二甲苯净化率92%、乙苯净化效率达94%以上，非甲烷总烃净化效率大于95%，达到预期处理标准和净化要求，顺利通过环保验收。此外，该工艺选用的仪器设备简便、自动化程度高，成本较低，具有良好应用前景。

3 印刷车间VOCs 治理对策

印刷车间有机废气的治理应坚持源头减量、过程控制和末端治理原则和理念。即从源头上减少有机废气的散发量，最大限度地降低在印刷车间的影响、扩散范围，做好末端技术处理，防止出现二次污染。

3.1 源头减少散发

在印刷车间，VOCs 有机废气是通过油墨及承印材料表面散发至周围环境空气中，从源头控制这种扩散，一方面，通过印刷技术研发和推广，积极引入先进生产工艺和先进仪器设备，改进原有印刷材料，建立符合印刷工况条件下的热质交换模型，从而使印刷车间在其工作过程中将有机废气及有机废气所携带的余热余湿散发机理及过程。如选用适当的溶剂、承印材料和溶剂油墨类型，从而在源头上降低印刷过程中VOCs 有机废气的释放量。另一方面，通过优化印刷车间的空调风速、温度、湿度等相关送风参数，最大限度地源头降低废气及废热的散发。

3.2 过程控制散发

印刷车间有机废气散发与印刷产品表面气流速度及印刷环境的温度、湿度条件也有密切关联，从传播路径方面减少有机废气VOCs 的散发。针对印刷车间空间范围大、热源温度高，可通过改良优化印刷车间气流组织设计，控制印刷工序、湿度、温度及气流速度，选择相应送风参数、布置风口。此外，还要综合考虑印刷车间工艺及工作人员的舒适度，综合设计气流组织形式。